[發明專利]采用微電腦控制的鉛酸電池充電方法

有效

• 申請號: 200910087656.0
• 申請日: 2009-07-02
• 公開（公告）號: CN101593855A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發明（設計）人: 馬貴龍;戴惠婷;馬躍波
• 申請（專利權）人: 馬貴龍;戴惠婷;馬躍波
• 主分類號: H01M10/44
• 分類號: H01M10/44;H02J7/00;G05B19/042
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所（普通合伙）
• 代理人: 廖元秋

技術領域

本發明屬于電動車電池的充電技術領域，特別涉及電動車鉛酸電池充電方法。

背景技術

當前電動車界鉛酸電池的充電普遍采用的是三段式充電器，它的充電過程如圖1所示。

這種三段式充電是指整個充電過程由恒流充電階段(A段)、恒壓充電階段(B段)和涓流充電階段(C段)構成。它的充電功能的實現是靠分立器件和專用芯片搭建的充電控制電路自動完成，無需人為調節。充電器在出廠前也設定好恒流充電電流值、最高恒壓電壓值和涓流浮充電流值等。使用者接通被充電池和交流電源后，充電器立即按出廠前設定的固定參數，按照充電控制電路規定的固有模式工作，自動完成恒流充電、恒壓充電和涓流充電三個階段。

第一段：恒流充電階段，此階段充電器以恒定電流充電，使電池電壓逐漸達到充電器設定的最大充電電壓時結束，自動進入恒壓充電階段。

在恒流充電階段，充電的恒流電流大小設定為≤0.2C，C為電池容量。對于電池容量C在10Ah-14Ah之間的鉛酸電池，現在各充電器廠家生產的適用于10Ah-14Ah容量電池的充電器的充電恒流電流大都為1.8A-2.0A，其中又以1.8A居多，即充電的恒流電流大小設定為(0.2-0.128)C。

恒流充電階段充電器最高充電電壓有下面幾個因素的設定：

目前使用的鉛酸電池單體標稱電壓為12V，3節串聯使用的標稱電壓為36V，4節串聯使用的標稱電壓為48V。在常溫下，單體電池最高充電電壓為14.7V-14.8V之間，一般設定為14.75V，對于36V電池組，最高充電電壓為14.75×3＝44.25，一般廠家都是設定在42-44V之間，取43V居多。對于48V電池組，14.75×4＝59V，一般廠家都是設定在58-60V之間，取59V居多。

以48V、10Ah電池組為例，充電器在1.8A電流和59V電壓的固定參數情況下進行第一段的恒流充電。

一個未進行充電的新電池或已經使用了的待充電電池，隨著恒定1.8A電流充電的進行，電壓會逐步升高，數小時后達到最高充電電壓。

這個階段有以下幾個問題：

A、最高充電電壓Vmax的設定沒有考慮溫度變化：通常是以常溫(通常指20℃-25℃)下單體電池最高充電電壓為14.75V來設定的；然而從理論及實驗得知，50℃和-10℃情況下的充電電壓分別應是14.4V和15.1V，48V電池組50℃時的充電電壓應為57.6V，用59V充電時，過壓充電，電池產生發熱，發熱就會使電池失水，長此以往，形成電池熱失控，直至失效。同樣48V電池組-10℃時的充電電壓應為60.4V，用59V充電，欠壓充電，電池充不滿，長期充不滿電池極板就會硫化形成硫酸鉛結晶，電池容量衰減導致失效。

B、這種充電器是固定電流充電，沒有電流監控，對于失水電池，充電過程中恒流充電電流也會變化：電池發熱，內阻減小，充電電流加大，發熱加劇，形成惡性循環，導致電池迅速失效。

C、沒有充電時間監控：有些電池組電壓偏低，無法達到設定最高充電電壓Vmax，就會一直以恒流充電模式充電，導致電池發熱、失水，進而失效。

第二段：恒壓充電階段，此階段充電器仍保持以最大的充電電壓充電，充電電流逐步下降；當充電電流下降到0.5-0.3A時，到達充電器設定的一個轉換點，充電器指示燈從紅燈變為綠燈，表示電池基本充滿，恒壓充電結束，充電進入第三階段-涓流充電階段。

這個階段有可能出現以下幾個問題：

A、充電電流始終保持在0.5A以上的某一個數值，不能達到變燈設定值；

B、充電電流在下降一段后不降反升；

C、充電電流下降趨勢存在，但是時間過長。

上述幾種情況都會導致電池過充、發熱和失水，進而使電池失效。

第三階段：涓流充電階段，充電過程進入涓流充電階段后，充電器給出一個0.3-0.5A的小電流持續維持給電池充電，這時的電池端電壓為低于最高充電電壓、高于靜態電壓的浮充電壓。現有充電器涓流充電階段沒有時間設定，即一直充到使用者人為結束充電為止，這樣的過程也會影響電池容量和壽命。

隨著電動車技術的提高和實踐經驗的積累，在經過十幾年的市場考驗后，發現電池的熱失控和硫化已經成了影響電池壽命和容量的兩大痼疾，而這兩個問題又與充電密切相關。所以有人說，電池不是用壞的而是充壞的，就是說在充電器給電池充電過程中造成了電池的欠充和過充，形成失水和硫化。對于有問題的電池，又不能予以保護而是繼續沿用固有的充電模式給電池繼續充電，加速有問題電池失效。

發明內容